為了將新型光譜儀的性能與標(biāo)準(zhǔn)自由空間光譜儀的性能進(jìn)行比較，他們將設(shè)備放置在環(huán)境室中，釋放并控制甲烷的濃度。研究人員發(fā)現(xiàn)，與自由空間設(shè)計(jì)相比，基于芯片的光譜儀比同等水平自由空間傳感器更加精確，并且減少了75%與空氣相互作用的光。此外，芯片傳感器的靈敏度通過(guò)甲烷濃度的最小可辨別范圍來(lái)量化，并顯示出具有比其他實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的自由空間光譜儀更優(yōu)越的性能。

“雖然硅光子學(xué)系統(tǒng)——特別是那些使用折射率變化的傳感系統(tǒng)，以前已經(jīng)被探索，但是我們工作的創(chuàng)新部分是使用這種類型的系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)低濃度甲烷非常弱的吸收信號(hào)，和對(duì)我們傳感器芯片噪聲和最小檢測(cè)閾值的綜合分析。”

當(dāng)前版本的光譜儀需要光線通過(guò)光纖進(jìn)出芯片。然而，研究人員正在努力將光源和檢測(cè)器并入到芯片上，這將創(chuàng)建一個(gè)不需要光纖連接的本質(zhì)上的電學(xué)設(shè)備。與當(dāng)前的自由空間傳感器不同，這種芯片型的不需要特殊的樣品或光學(xué)上的準(zhǔn)備。明年，他們計(jì)劃通過(guò)將光譜儀放置在包括其他現(xiàn)成傳感器的較大網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

“我們的工作表明，硅光子學(xué)制造、封裝和組件設(shè)計(jì)背后的所有知識(shí)都可以被帶入光學(xué)傳感器領(lǐng)域，完成大批量原則上是低成本的傳感器加工，最終能夠?qū)崿F(xiàn)該技術(shù)的全新應(yīng)用。”Green說(shuō)。